第五章烯烃和炔烃
一、基本要求
掌握:烯烃和炔烃的结构、命名和物理化学性质;共轭二烯烃的化学性质。
熟悉:烯烃和炔烃的异构现象;诱导效应和共轭效应。
了解:二烯烃的结构和天然存在的共轭烯烃。
二、主要内容
烯烃和炔烃属于不饱和烃。
烯烃含碳碳双键,炔烃中含碳碳叁键,它们的结构特点决定了这两类化合物的性质。
烯烃和炔烃命名时选择含碳碳双键和碳碳叁键的最长碳链为主链。
烯烃分子中的碳碳双键由一个σ键和一个π键组成,双键不能自由旋转,故烯烃存在构造异构外,还存在顺反异构。
(一)烯烃的化学反应:
1.加成:加氢加卤素加水加卤化氢加次卤酸
2. 氧化:被高锰酸钾、臭氧氧化
(二)炔烃的化学反应:
1加成:加氢加卤素加水加卤化氢加次卤酸
2.氧化:被高锰酸钾、臭氧氧化
3. 炔氢的酸性
三、重点和难点
1. 烯烃和炔烃的命名、化学性质
2. 烯烃和炔烃的异构
3. 共轭二烯烃的化学性质
四、化学反应小结
(一)烯烃的化学反应
1、亲电加成反应
a、与卤素的加成
溴的四氯化碳溶液可用作烯烃与烷烃的鉴别试剂。
b、与卤化氢的加成
RCH=CH2+HX RCHXCH3
(HX=HI,HBr,HCl)
不对称烯烃与卤化氢的加成,生成的主要产物遵循马尔可夫尼可夫规则。
c、与硫酸加成
烯烃与硫酸在低温下生成烷基硫酸氢酯,产物经过水解可以得到醇。
d、与水的加成
2、烯烃的催化加氢
烯烃的催化加氢主要生成顺式加成产物。
3、烯烃的自由基加成
卤化氢中只有溴化氢在过氧化物存在下,生成了“反”马尔可夫尼可夫规则的产物。
4、烯烃的氧化反应
a、高锰酸钾氧化
烯烃与中性或碱性高锰酸钾冷溶液反应,生成的产物是邻二醇化合物,高锰酸钾溶液的紫红色褪色并有MnO2沉淀产生。
烯烃与酸性高锰酸钾溶液反应,碳碳双键发生断裂,最终氧化产物为酮、羧
酸或者CO2。
b、臭氧氧化
烯烃与臭氧反应后,经有锌粉存在下的水解反应,得到产物为酮、醛或者甲醛。
c 、环氧化反应
(二)共轭二烯烃的亲电加成反应
(三)炔烃的化学反应 1、炔氢的反应
在端炔烃与氨基钠的反应中体现了炔氢的弱酸性。
另外端炔烃可以生成一些金属炔化物沉淀,这是端炔烃的特殊性质,可以用于鉴别端炔烃。
2、催化加氢
2H 2
Pt H 2Lindlar Pd
RC CR RCH 2CH 2R C C H
R R
H
钯/碳酸钙催化剂被喹啉钝化或少量醋酸铅让催化剂中毒,则抑制了其催化活性,使炔烃不能完全转变为烷烃,而是生成顺式烯烃。
3、炔烃的亲电加成
a、与卤素的加成
b、与卤化氢加成
不对称炔烃与卤化氢的加成,生成的主要产物也遵循马尔可夫尼可夫规则。
c、与水的加成
炔烃与水的加成首先生成烯醇,最后会异构化成更稳定的羰基化合物。
4、炔烃的氧化反应
五、烯烃的亲电加成反应机制
1、与Br2加成反应机制
反应是分步进行的,第一步生成三元环状的溴鎓离子中间体,第二步由Br-对
溴鎓离子反式加成。
烯烃的顺、反构型不同,与卤素加成反应生成的产物的立体结构也不同。
反应活性:F 2﹥Cl2﹥Br2﹥I2
2、与HX加成反应机制
反应是分步进行的,生成碳正离子的一步是反应速率控制步骤。
不对称烯烃与HX 加成反应遵循马氏规则,其实质是反应向生成较为稳定的碳正离子方向进行。
反应活性:HI ﹥HBr ﹥HCl ﹥HF
R 2C=CH 2﹥RCH=CH 2﹥CH 2=CH 2﹥CH 2=CHCl 碳正离子的稳定性为:R 3C +﹥R 2C +﹥RC +H 2﹥H 3C + 3、与HBr/ROOR 的加成反应机制
+ROOR 2RO
RO BrH ROH +++Br
RCH=CH 2Br RCHCH 2Br RCHCH 2Br BrH RCH 2CH 2Br +Br
......
Br +Br Br 2
+RO RO ROOR
+RCHCH 2Br Br
RCHBrCH 2Br
此反应机制属于自由基型反应机制,中间体为碳自由基。
反应主要产物虽然是反马氏规则的,但反应的取向仍然是从中间体的稳定性大小来考虑的,只有那些相对稳定的中间体才更有机会形成并参与下一步的反应。